3层K型偏心支撑半刚性钢框架拟静力试验研究

偏心支撑结构与传统框架结构相比较,既具有较好的抗侧刚度,又保留良好的结构延性.为研究设置偏心支撑的半刚性平面钢框架在低周往复荷载作用下的滞回性能和耗能特性,本文对一个设置了K型偏心支撑的3层半刚性平面钢框架进行拟静力试验,得到了此框架的破坏形式、侧向水平承载能力、延性系数和耗能能力等.试验结果表明:偏心支撑半刚性钢框架具有良好的变形耗能能力,抗震性能良好.本文研究为偏心支撑半刚接钢框架的抗震设计提供了一定的支撑,具有一定的工程应用价值.     

平齐端板连接偏心支撑钢框架抗震试验研究

为研究耗能梁段长度和柱轴压对平齐端板连接偏心支撑钢框架抗震性能的影响,进行4个偏心支撑半刚接钢框架的低周反复荷载试验,并从滞回曲线、承载力、延性、耗能及螺栓应变等方面分析了试件的抗震性能.试验结果表明:平齐端板连接偏心支撑钢框架破坏模式为耗能梁段端板焊缝或腹板断裂,其余构件均未出现明显屈曲变形和裂纹,易于震后修复和更换耗能梁段.耗能梁段长度是偏心支撑半刚接钢框架抗震性能的重要影响因素之一,随耗能梁段长度比的增大,极限承载力及累计耗能均呈下降趋势,短耗能梁段试件的承载力高于长耗能梁段试件的,由于构件之间的滑移,平齐端板连接偏心支撑钢框架结构滞回曲线呈现不同程度的捏缩现象,且随着耗能梁段长度增加,捏缩现象愈加明显.     

耗能梁段腹板开孔对偏心支撑钢框架抗震性能影响

为研究耗能梁段腹板开孔对K型偏心支撑钢框架抗震性能的影响,进行了一个1∶2缩尺单层单跨试件的拟静力加载实验,并采用ABAQUS软件对其结果进行数值模拟.在验证其结果准确的基础上,分别以开孔率、孔间竖向距离、孔间横向距离为参数建立了3组有限元模型,系统分析了不同开孔参数对模型抗震性能的影响.结果表明:在腹板厚度不变的情况...     

高强螺栓连接装配式框架抗震性能试验研究

提出一种在梁端附近预埋钢件以高强螺栓连接的装配式框架形式,制作相应的缩尺模型及同尺寸的现浇式模型,对二者开展低周往复加载对比试验.结果表明：采用高强螺栓连接节点装配式框架比普通现浇式框架延性系数提高约6.57%,能量耗散系数及等效粘滞阻尼系数分别提高约22.95%和20.00%,初始刚度提高约5.08%,但在开裂后装配式框架刚度退化较快,达到峰值荷载后,二者刚度退化曲线趋缓,最终二者残余刚度趋向相同.说明高强螺栓连接的装配式框架具有较好的整体性及抗震性能,可用于抗震区装配式结构的设计.     

带开孔梁钢筋混凝土框架拟静力试验研究

用MTS伺服加载系统对两榀带开孔梁钢筋混凝土框架进行低周反复荷载加载试验,对试件的破坏形态、滞回曲线、延性、耗能能力等抗震性能进行初步研究.试验表明,在合理设计的基础上,梁上孔洞的存在并不会影响钢筋混凝土框架结构的抗震性能.     

长行程屈曲约束支撑拟静力试验

为研究长行程屈曲约束支撑(buckling restrained brace,BRB)的抗震性能,针对不同有效屈服长度比的屈曲约束支撑进行了拟静力试验研究,对比分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力、刚度退化和强度退化等性能指标.结果表明:高有效屈服长度比能够有效提高试件的极限承载力和极限位移;长行程屈曲约束支撑的延性系数为2.54～3.60,延性较好;有效屈服长度比对长行程屈曲约束支撑的刚度退化性能影响不大;高有效屈服长度比的长行程屈曲约束支撑,强度退化更稳定;抗震性能有所提高.     

装配整体式UHPC-NC组合框架抗震性能拟静力试验研究

为研究装配整体式超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)-普通混凝土(Normal Concrete, NC)组合框架的抗震性能,对2榀1/2缩尺的三层两跨框架结构进行了拟静力试验.1榀为装配整体式UHPC-NC组合框架(Precast Concrete Frame, PCF),1榀为全现浇混凝土框架(Reinforced Concrete Frame, RCF).UHPC-NC组合框架采用预制柱、预制U形UHPC梁外壳后浇NC梁芯的叠合梁和节点后浇UHPC制成.研究结果表明：两个框架具有基本相同的破坏过程,PCF的损伤较RCF轻,整体性更好;两个框架的滞回曲线饱满,与RCF相比,PCF的承载能力更高,提高了约16%,PCF的耗能能力高于RCF;PCF的刚度略高,刚度退化稍慢;两个框架的位移延性系数均为3.9～4.6,PCF的位移延性系数更大.装配整体式UHPC-NC组合框架结构的抗震性能优于全现浇框架结构的抗震性能.     

T型钢连接框架边柱空间节点抗震试验研究

为研究空间剖分T型钢半刚性梁柱连接节点的抗震性能,以框架边柱节点为研究对象,对2个空间剖分T型钢连接节点模型、2个平面剖分T型钢连接节点模型和1个空间刚性节点模型进行了以柱端为加载模式的空间拟静力试验.通过试验现象分析了不同节点变形特性、塑性发展及破坏模式;分析了不同节点的强度、转动刚度、滞回特性、延性系数和耗能特性,研究了空间剖分T型钢连接节点与空间刚性节点和平面剖分T型钢连接节点的受力差异性.研究成果表明:空间半刚性节点在空间荷载的作用下,相关的力学特性均受到不同程度影响.     

UHPC连接的节点预制-构件预制装配式框架抗震性能试验研究

为研究节点预制、构件预制、构件后浇UHPC连接的装配式混凝土框架的抗震性能,进行了一榀缩尺比例为1∶2的两层两跨框架试件的拟静力试验。分析了试件的破坏过程、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力。试验结果表明,试件破坏机制为混合破坏机制,节点核心区仅有少量细微裂缝,预制装配式框架实现了强柱弱梁、强节点弱构件的设计目标。试件具有较好的承载能力、位移变形能力和耗能能力,试件顶点正负向极限位移角分别为1/34和1/36,满足大震不倒的位移角限值要求,说明这种新型装配式框架具有可靠的抗震性能。     

单节段装配式桥墩抗震性能试验研究

与传统整体现浇桥墩相比,装配式桥墩具有工期短、环境影响小、施工质量高等优点.装配式钢筋混凝土桥墩的抗震性能是其设计时需要考虑的关键问题之一.试验设计了一组现浇式及两组装配式桥墩试件,采用拟静力试验方法从破坏形式、水平承载力、位移延性与累积耗能等方面研究其抗震性能.试验结果表明:与整体现浇式桥墩相比,装配式桥墩的水平承载力与前者接近,位移延性与累积耗能能力稍差,残余位移偏大;钢套筒连接装配式桥墩的位移延性与累积耗能能力优于金属波纹管连接装配式桥墩.     

偏心支撑框架子结构实时混合仿真试验研究

实时混合仿真是一种新兴的结构抗震试验方法.建立了一套混合仿真试验系统,其中包括基于OpenSees有限元软件的数值模拟计算机,具有时滞补偿功能的目标计算机以及终端连接的电液伺服控制系统.在MATLAB中建立Simulink数值仿真模型,并提出了一种基于位移预测的自适应前馈时滞补偿器.最后,以一个单层三跨高强钢组合偏心支撑钢框架结构为原型,取边跨带有偏心支撑的单层钢框架作为试验子结构,进行了一个缩尺比例为1/2结构模型的实时混合仿真试验.试验结果表明随着模型整体响应加速度峰值的增大,控制系统的最大时滞补偿误差、最大幅值误差均有增大趋势,但均在容差允许范围之内,同时说明了该混合仿真试验系统具备良好的稳定性和精度,能够有效地对偏心支撑框架子结构结构模型进行抗震性能试验.     

地震作用下钢框架与中心支撑钢框架的对比研究

针对钢框架和中心支撑钢框架两类结构,利用非线性静力分析程序计算得到结构在弹性状态和弹塑性状态下的侧移刚度.输入地震波,调整加速度峰值,对结构分别进行弹性和弹塑性时程分析,讨论两类结构在地震作用下的结构响应和能量分布的异同.结果表明,中心支撑钢框架的受力性能优于钢框架.     

偏心支撑钢管混凝土框架-核心筒结构的弹性时程分析

在钢管混凝土框架-核心筒结构外框架部分布置竖向偏心支撑和腰(帽)连偏心支撑,形成弱框架,有利于提高结构的整体性和抗震性能.通过算例比较了在多遇地震作用下,几种不同布置形式的偏心支撑钢管混凝土框架-核心筒结构的地震响应:(1)仅设置竖向偏心支撑;(2)在框架外围加设腰连和帽连偏心支撑;(3)加设腰帽连偏心支撑和伸臂支撑.计算分析表明,在框架外围加设腰帽连偏心支撑后,尤其是当部分腰连和帽连偏心支撑与核心筒相连形成伸臂支撑时,钢管混凝土框架-核心筒结构抗震受力性能明显提高.     

偏心支撑框架耗能梁段的研究进展

偏心支撑结构中的耗能梁段在正常使用阶段或小震作用下保持在弹性范围,在强震作用下通过其塑性变形消耗地震能量,避免结构整体破坏,震后只需对耗能梁段进行修复或更换,大大缩短震后结构修复时间,节约成本。作为耗能构件,为了适于震后修复和更换,偏心支撑框架耗能梁段在未来的研究中逐步引入可替换构件、铸钢整体浇铸制造等设计概念,为其应用提供更广阔的的前景。     

多层屈曲约束斜撑钢框架抗震性能研究

为研究多层屈曲约束斜撑钢框架(buckling restrained braced frame,BRBF)的弹塑性动力性能,采用刚接与铰接两种形式的模型为研究对象,以屈曲约束斜撑(buckling restrained brace,BRB)水平力分担率平均值β和首层剪重比CB为主要研究参数,通过弹塑性动力二阶非线性分析,探讨了BRBF结构的抗震性能.结果表明:在设防烈度地震下最大层间位移各层分布较均匀;罕遇和特大地震下,刚接模型除首层和顶层外各层集中,铰接模型因柱脚铰接首层特别大,另外受第二振型影响中上层也较大.强震作用下,β≈30%时,结构以剪切变形为主,第一振型卓越;β≈60%时,第二振型参与;β≈90%时,第二振型卓越.结构基本周期一定时,β值大小不影响地震输入总能量;模型基本周期相近时,结构等效速度VE基本相等;同时,β值可从结构弹性基本周期以及地震波弹性体系能量谱中得到推算,再次验证了基于能量平衡抗震设计法的有效性.     

预应力型钢混凝土框架试验研究和设计理论

基于两榀预应力型钢混凝土框架的竖向静力试验,对其破坏形态、裂缝的开展与分布、刚度变化、弯矩调幅等特征进行研究.试验结果表明:预应力型钢混凝土框架梁发生类似于钢筋混凝土适筋梁的正截面受弯破坏,属延性破坏,框架梁端形成塑性铰实现了塑性内力重分布,位移延性比大于3,弯矩调幅值为30%左右,弯矩调幅值高于普通预应力混凝土结构.最后分析了次内力产生的本质,提出考虑次内力包括次弯矩、次轴力的预应力型钢混凝土结构的抗弯极限承载力、抗裂度、刚度及最大裂缝宽度计算公式,计算结果与试验数据较吻合.本文计算理论反映了现代预应力设计理论的新思想,为《预应力混凝土结构设计规范》的编制提供依据.     

改进加盖板法梁柱连接节点用于单斜杆偏心支撑结构的抗震性能研究

提出了一种剪切型耗能梁段与柱连接节点的改进加盖板方案,旨在满足梁端抗弯、抗剪承载力的同时,放松对耗能梁段的约束,使耗能梁段能充分发展剪切塑性变形以耗散更多的地震能量。对于改进加盖板方案,采用1∶3缩尺模型进行了拟静力试验,并利用ANSYS软件建立的有限元分析模型进行了理论分析。试验和理论分析的结果表明,采用改进加盖板方案的单斜杆偏心支撑结构,不仅可以保证结构在中小地震和正常使用时的刚度,还具有很好的抗震耗能能力、变形能力和足够的抗侧移能力,并且施工工艺简单,便于推广应用。     

高层钢框架-支撑结构动力特性分析

首先建立了钢框架-支撑结构杆系-层模型理论的动力特性分析简化模型,提出基于该模型的剪切型和弯剪型结构体系固有频率与基本周期的理论计算方法及其2种实用计算方法。最后通过算例对本文计算结果与ANSYS分析结果、美国UBC计算结果对照分析,对影响该结构体系固有频率与基本周期的相关因素进行了详细分析。